煤礦主通風機不停風倒機控制系統改進探討

董京閣，朱發和，金明明

安徽省淮北市楊柳煤礦保運一區

煤礦主通風機不停風倒機控制系統改進探討

董京閣，朱發和，金明明

安徽省淮北市楊柳煤礦保運一區

從煤礦礦井的主通風機不通風倒機控制系統來看，它的工控機如果使用時間過久就會造成死機，因而應該在交換機上連接傳感器，運用不同的工控機共同讀取數據。針對溫度巡檢儀、電參數采集模塊所輸出的RS485信號不能在交換機上進行直接接入的情況，提出相關的改進方案，并根據其優缺點，擇優選擇增加PLC的RS485模塊方案。采用這樣方案可以讓系統更好地運行，預期效果較佳。

通風系統；倒機原理；串口服務器

一、通風系統及倒機原理與方法

（一）原理

它的原理就是在以往的通風機上加入兩個聯動風門，水平與垂直風門各一個。風門都是百葉窗式的，能夠讓風門開閉時間更短。具體來說，當備用風機打開以后，水平風門進風流，且從出風口出去；待運轉正常以后，就把垂直風門關閉并將水平風門打開，讓風機空轉；將垂直風門打開以后關閉水平風門，使其正常運轉；當備用風機正常運作以后，原來的風機就停轉，以達到倒機目的。[1]

（二）方法

煤礦通風的方法多種多樣，其主通風機的工作方式也各有不同，無論是運用什么樣的方式，每月都要切換一次備用通風機。當下，很多煤礦的主備用通風機倒換都是以手動未完成來進行，即通風機停止運轉、風門關閉、啟動備用通風機風門、運轉備用通風機。

二、主通風機倒機控制系統

（一）設計要求

高突礦井如果以當前的方式倒機運行主通風機，就算停機三四分鐘還是會產生瓦斯超限的問題，不利于安全生產。所以，要做到不停風，那么首先就要做到不停機。在設計過程中，應該考慮到穩定的井下通風系統、井下瓦斯符合標準、通風機設備正常運轉、雙回路供電網承載力等等問題，而且必須要符合安全經濟、節能可靠的原則。

（二）重點問題分析

從通風機正常倒機來看，其中的一般問題出現在不通風倒機中就會產生很多問題：一是倒機為了讓通風設備安全，該怎樣避開通風機喘振區域；二是通風機設備安全受通風機的大風阻下堵轉的影響；三是倒換中同時啟動兩個風門，風路短路出現在備用通風機開啟前，甚至是因風路短路導致的備用通風機反轉而對正向啟動產生阻力；四是帶壓力中漸增的阻力影響風門開閉；五是怎樣讓倒機中通風系統不出現失穩問題，避免井下瓦斯超限；六是雙機一起工作中怎樣平穩過渡通風系統的風量，避免出現安全事故；七是由于倒機，幾臺電動機共同工作，在啟動時的電網承載力；八是別的不可預料問題。

面對上述問題所要做的研究工作如下：一是確定并聯運行的兩臺共同運轉的通風機工作曲線以及喘振區；二是如何讓通風機單機電動運轉中的工況曲線、通風管網風阻合理配合；三是調速中兩天通風機共同運轉中的風量和功率關系，以及怎樣分配功率，平穩過渡負壓和風量；四是確定風門開度、系統風阻的聯系；五是分析兩個風門共同開啟時風路短路問題；六是研究怎樣建立空氣動力學模型以及非線性系統；七是保證通風機監控系統既操作便捷，又有穩定性能，容易維護；八是保證通風機監控系統的經濟性，考慮投資與節能問題。

三、改進方案

礦井主通風機不停風倒機控制系統中，工控機平穩運轉很重要。工控機運轉時間過長，就會早餐死機問題，鑒于此，在交換機上接入全部傳感器，以不同的工控機共同讀取數據。先在交換機上接入經過以太網的PLC，并加幾臺工控機，讓她們都能夠對現場數據進行讀取。而系統所采用是力創EDA9033A三相電參數采集模塊、百特XMD52216RS485HZ型溫度巡檢儀輸出信號都是RS485。因為交換機不能和RS485信號直接相接，因此為了安全起見，可以運用以下兩種方法：

（一）增加串口服務器

增加MOXA串口服務器NE-4110A，且有以太網接口，可以自適應100/10M，而串口則有RS422RS485(2 w/4 w)、RS422支持；對于不同的socket操作模式均支持，比如TCP Server、TCP Client、UDP Server/CLient和Ethernet Modem等Windows/Linux COM串口驅動程序模式不需要PC，對等連接方式是利用網絡連接兩個串口設備。在串口服務器RS485接口上連接傳感器RS485接口，并在交換機上連接串口服務器網線，網線和工控機相連且接到交換機上。有驅動的串口服務器把IP地址虛擬化，形成串口，運用組態王等上位機軟件，在相關聯的COM中讀取數據。其優勢就是編程簡單，軟件設置便捷，用不著修改上位機以及PLC程序，只改動接線就可以了；其劣勢就是傳感器內部設置、上位機會限制通信。[2]傳感器僅和單臺工控傳輸正確數據，要是工控機不止臺，數據傳輸的混亂很容易發生。

（二）增加PLC的RS485模塊

從PLC的RS485模塊增加角度來看，在其模塊上接入傳感器的RS485接口，程序編寫是利用電參數通信協議和溫度巡檢儀來進行，數據可以定時讀取。其優勢是編程方式多樣，可以明確通信協議，能夠以不同的傳感器進行多途徑的數據傳輸；其劣勢就是變成編程困難，程序要按照傳感器通信協議來編寫。

四、結語

總的來說，從串口服務器增加層面來看，數據傳輸亂是改進方案的主要問題。所以，改進方案選擇增加PLC的RS485模塊,且在煤礦主通風機不停風倒機控制系統中進行應用。通過交換機把煤礦全部設備數據傳入服務器里，監控室工控機能夠對服務器中的數據進行讀取、顯示。不管哪臺工控機有死機問題，其它的都能夠一直進行監視。所以，該種系統改進方法才能達到良好的效果。

[1]褚紅偉，王紅存，郭志偉.關于煤礦通風系統優化的研究[J].山東煤炭科技.2011（4）：256

[2]崔海威.東山煤礦通風系統改造方案優化[J].中國礦山工程.2011，40（3）：55